可编程序控制器教程一

Date：
2012-10-28
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《可编程序控制器》
4.根据厂家分类 (1)西门子SIMATIC，施耐德NEZA（德国）。如 S5系列， S7-200，S7-300，S7-400。 (2)AB系列，MODICON，GE--FANUC（美国） (3)OMRON C20P、C2000H，三菱电机（FX），松下（FP）， 东芝公司（日本） (4)三星，LG（韩国）， (5)台达DELTA，永宏FACON（台湾） (6)国产有南京嘉华的JH200，杭州新箭公司的D20P，兰州全 志的RD100，北京合利时公司的合利时
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三.PLC分类
1.按控制规模分类 小型：I/O点在256以下。 价格低，体积小，常用于控制单机设备。 中型： I/O点在256~1024。 功能强,配置灵活，用于生产线或复杂机械。 大型： I/O点在1024以上。组网能力强,控制功能多，用于大规 模的过程控制，可构成分布控制系统。 2.按结构形式分类 整体式： 一般小型多为整体式结构。这种结构PLC的电源，CPU，I/O 部件都集中在一个箱体中。整体式PLC结构紧凑，体积小，重 量轻，价格低，易装在设备内部，常用于控制单机设备， （S7-200） 模板式：这种结构PLC的电源，CPU，I/O部件分开设置。可根据实际 需要进行具体配置，一般大、中型多为这种结构。（S7-300， S7-400） 分散式：所谓分散式的结构就是将PLC的CPU 、电源、存储器集中放 置在控制室，而将各I/O模板分散放置在各个工作站，由通讯 接口进行通讯联接，由CPU集中指挥。
S7-200
S7-300
S7-400
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四.可编程序控制器的应用现状 1. 可编程序控制器市场状况 国际国内都在以每年10%以上的增长速度增加。 2. 可编程序控制器应用范围 可编程序控制器可用于机械、纺织、轻工、汽车制造、冶金、化工、 石油、交通、电力、电信、建筑、食品等领域。可以说应用非常广泛。 下面是部分实例： 机械工业：数控机床，包装机，印刷机械，输送机械，机器人，自 动仓库 。 电力工业：输煤系统，锅炉燃烧，水位控制，报警系统。 汽车制造：装配线，自动焊接，输送机械，喷漆流水线。 食品：配料控制，发酵罐过程控制，包装机控制。 建筑：电梯，楼寓自动化，灯光控制。 冶金：高炉上料、配料控制，加热炉控制，翻砂造型控制。 交通：交通灯，智能交通系统。
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第三节 PLC的编程语言 一、梯型图 PLC梯形图与传统寄存器控制电路的电气原理图相似， 均通过触点的开、闭组合控制线圈的通电、断电，从而实现对 生产机器的控制。画梯形图的要求如下： 1.每个逻辑行必须从起始母线画起； 2.寄存器线圈不能直接接在左边的母线上； 3.梯形图中寄存器线圈只能使用一次，但其触点可使用多次； 4.梯形图要按照执行程序的过程顺序画出。
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第一章可编程序控制器概述 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 可编程序控制器的产生、定义、分类及应用 可编程序控制器特点及主要功能 PLC的编程语言 可编程序控制器基本性能指标 可编程序控制器发展趋势
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四.PLC的主要功能： 1. 顺序逻辑控制功能。用与、或、非指令进行开关控制。 2. 运动控制功能。 3. 定时控制功能。 4. 计数控制。 5. 步进控制。 6. 数据处理功能。数据传送、比较、移位、运算及译码。 7. A/D、D/A功能。完成模拟量和数字量之间的转换。 8. 通讯及联网功能。 五.可编程器软件及编程语言 1.系统软件：系统管理程序，用户指令解释程序，标准程序模块 和系统调用。 2.应用软件：用户根据自己的控制要求所编写的用户程序。
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三.可编程控制器与其他工业控制器的比较 1.可编程控制器与通用计算机的比较 采用微电子技术制作的作为工业控制器的可编程控制器，它也是 由CPU,RAM,ROM，I/O接口等构成的，与微机有相似的构造，但又不同 于一般的微机，特别是它采用了特殊的抗干扰技术，有着很强的接口 能力，使它更能适用于工业控制。 2.可编程控制器与集散控制系统的比较 (1)发展基础不同 可编程控制器是内继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在开关 量处理，顺序控制方面具有自己的绝对优势，发展初期主要侧重于顺 序逻辑控制方面，集散控制系统是由仪表过程控制系统发展而来，所 以它在模拟量处理、回路调节方面只有一定的优势，发展初期主要侧 重于回路调节功能。
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1969年美国数字设备公司（DEC）根据上述要求，研制出世 界上第一台可编程序控制器，型号为PDP-14,并在GM公司汽车生 产线上首次应用成功，实现了生产的自动控制,人们把它称为可 编程序逻辑控制器，简称PLC（Programmable Logic Controller）。 70年代初，日本、西欧也相继研制出PLC,可编程序控制器迅 速发展起来。我国从1974年开始研制，1977年开始使用。 70年代后期到80年代初期，随着微电子技术和计算机技术的 迅猛发展，使plc的功能不断增强，它不仅能执行逻辑控制、顺 序控制、计时及计数控制，还增加了算术运算、数据处理、通信 等功能，具有处理分支、中断、自诊断的能力，使PLC：更多地 具有了计算机的功能。日前世界上著名的电气设备制造厂商几乎 都生产PLC系列产品，并使其作为一个独立的工业设备成为主导 的通用共业控制器。
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第一节 可编程序控制器的产生、定义、分类及应用 一.可编程序控制器的产生 上世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产及多机 群控的发展，人们曾试图用小型计算机来实现工业控制，以代替 传统的继电接触控制器进行控制。 传统的继电接触器控制采用的是固定接线方式，一旦生产过 程有所变动，就得重新设计线路和重新连线及安装，不利于产品 的更新换代。但采用小型计算机实现工业控制价格昂贵，输入、 输出电路不匹配，编程技术复杂，因而没能得到推广和应用。 60年代末期，美国汽车制造工业竞争激列，为了适应生产工 艺不断更新的需耍，在1968年美国通用汽车（GM）公司首先公 开招标，对控制系统的基本要求为： （1）它的继电控制系统设计周期短，容易更改，接线简单，成 本低。 （2）它能把计算机的功能和继电控制系统充分结合起来，但编 程又比计算机简单易学、操作方便。 （3）系统通用性强。
功能块(FBD) Function Block Diagram
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四.顺序功能图 采用化工流程的发发变成，只要在每一个工艺框的输入输 出端，表上特定的符号即可。 五.高级语言 在一些大型PLC中，为了完成一些较为复杂的控制，采用 功能很强的微处理器和大容量存储器，将逻辑控制、模拟控制、 数值计算与通信功能结合在—起，配备BASIC，Pascal，C等计 算机语言，从而可像使用通用计算机那样进行结构化编程，使 PLC具有更强的功能。
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(3)用于多级分布式与集散控制系统 在多级分布式和集散控制系统中，除了要求所选 用的可编程控制器具有上述功能外，还要求具有较强 的通信功能，以实现各工作站之间的通信、上位机与 下位机的通信，最终实现全厂自动化，形成通信网络。 (4)用于机械加工的数字控制和机器人控制 机械加工行业也是PLC广泛应用的须域，可编程 控制器与CNC技术有机地结合起来，可以进行数值控 制。由于PLC的处理速度不断提高和存储器容量的不 断扩大，使CNC的软件不断丰富，用户对机械加工的 程序编制越来越方便。随着人工视觉等高科技技术的 不断完善，各种性能的机器人相继问世，很多机器人 制造公司也选用PLC作为机器人的控制器。
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2012-12)扩展方向不同 可编程控制器逻辑运算功能的基础上增加了数值运算及闭环调节 功能，并开始与网络或上位机相连，构成了分布式控制系统。集散控 制系统逐渐地把顺序控制装置，数据采集装置，回路控制仪表，过程 监控装置有机结合在一起，构成了集散控制系统。 (3)由小型计算机构成的中小型DCS将被PLC构成的DCS所替代 PLC与DCS从各自的基础出发，在发展过程中互相渗透，互为补 偿，两者的功能相近颇有殊路同归之感。 3.可编程控制器与工业计算机的比较 (1)硬件方面 工业PC机标准化总线结构，各种机型间兼容件强。PLC其硬件结 构专用，标准化程度差信号采集和控制输出的功率强，可不必再加信 号变换和功率驱动环节，而直接和现场测量信号机执行机构对接，更 适于工业现场。 (2)软件方面 工业PC可利用丰富软件资源，应对算法复杂实时性强的控制任 务，PLC在顺序控制基础上，增加了PID算法，采用梯形图易于被电气 人员掌握。
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二.PLC的定义 1980年，美国电气制造商协会NEMA(National Electronic Manufacture Association)将可编程控制器定义为：“可编程控 制器是一种带有指令存储器，数字的或模拟的输入／输出接口， 以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算等功 能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。” 1985年1月，国际电工委员会IEC在颁布可编程控制器标准 草案第二稿时，又对PLC作了明确定义：“可编程控制器是一种 数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采 用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算和顺序控 制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的或模拟 的输入和输出接口，控制各种类型的机器设备或生产过程。可编 程制器及其有关设备的设计原则是它应按易于与工业控制系统连 成—个整体和具有扩充功能。” 该定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系 统”，它是一种计算机，它是“专为工业环境下应用而设计”的 工业控制计算机。